浅析我国钾盐现状与存在问题及应对措施

郭明强,牛之建,田兆雪

(中国地质大学 (北京)地球科学与资源学院,北京100083)

1 钾盐简介

1.1 钾盐分类

钾盐有可溶性和非溶性之分。一般可工业利用的钾资源主要是可溶性钾盐。我国钾盐以卤水钾盐为主固体钾盐少。非溶性钾盐主要有钾长石、明矾石、霞石和杂卤石,其氯化钾含量一般大于10%,储量可达几百亿吨。由于技术和经济原因,我国至今尚无非溶性钾矿综合利用的工业化生产装置。钾盐找矿一般是寻找可溶性钾矿。我国能否再找到钾盐矿床,一直是钾盐专家们关心和思考的问题。我国找钾前景光明,因为海水中钾和钠存在一定的比例关系。在我国广大海相成盐矿石中,大量食盐矿中含有钾盐夹层。以此理论测算,我国主要盆地未发现的钾盐资源量将可达上百亿吨。

1.2 钾盐的用途

全球钾盐产品的95%应用于农肥。钾肥对农作物的主要作用是平衡氮、磷和其他营养元素,可促进植物蛋白质和碳水化合物的形成,调节植物的官能作用以达到发展根系,强壮枝干,提高抗旱和抗寒能力,改善作物的质量,使作物增产。结合上壤、气候条件和作物种类,按比例施用氮磷钾肥,对提高农作物单位而积的产量非常重要。

2 钾盐资源现状

2.1 世界钾盐资源现状

表1 世界钾盐储量和储量基础/亿t

2.2 我国钾盐资源现状[2]

我国从20世纪50年代中期开始部署钾盐矿找矿工作。经过近40年的努力,截至2002年底,我国已探明的可溶性钾盐矿产地40处,其中大型6处。钾盐品位低,共伴生组分多。卤水钾矿一般含氯化钾10～20g/L,第四纪以前的固体钾盐含氯化钾5%～10%,钾盐一般与钠盐共生,盐湖钾盐共伴生的镁、硼、钾、碘、石盐、芒硝等元素或矿产可供综合利用。我国钾矿以卤水钾矿为主,固体钾盐少,与世界钾盐相反,我国卤水钾矿占总量的98%以上,固体钾盐仅占2%左右,矿床类型以现代盐湖型为主。世界钾资源98%产于第四纪以前固体钾矿床,而我国钾盐矿床主要是第四纪内陆盐湖型矿床。

1)目前我国钾盐主产区在青海柴达木盆地、新疆罗布泊盐湖地区,氯化钾储量7.91亿t。四川、贵州、新疆、陕西、西藏、云南、甘肃、湖北等新发现的钾盐板块为2.3亿t。总计可供开采的钾盐资源10.21亿t。

2)我国耕地大部分含有硅铝酸钾盐等难溶性钾素,但不能为作物直接吸收,每亩耕地约有3t钾素。积极研究开发推广多种化学解钾添加剂和生物活化剂 (微生物制剂),使土壤中的难溶性钾素转化为可溶性钾素为作物吸收利用,这是节约开采钾盐矿资源的有效途径。

3)我国正在实施海水提钾的研究开发,海水含钾虽然较低 (350～380mg/kg),但我国有1.8万km漫长的海岸线,溶存量500亿～550亿t,并含有80多种元素。世界各国都很重视海水提钾。河北工业大学“天然沸石离子筛法钾离子高效节能富集技术”已达到世界先进水平。另外,海盐生产,晒盐苦卤是除去钠盐 (海水钠钾比30∶1)的浓缩海水,有提取钾肥可行性。海水提取钾盐也为中国钾盐资源提供了广阔的前景。

4)秸秆中含7%～10%的钾。秸秆资源丰富,实行秸秆还田增加有机肥的同时补充了钾素。这样结合起来,节约了矿物钾盐资源。在已经启动的钾盐发展规划中正在逐渐的实现这一目标。实现中国钾肥资源完全自给自足的稳定供应体系可以打破国外垄断钾盐的格局。

3 我国钾盐资源存在的主要问题

3.1 钾盐成矿地质条件不理想,找矿难度大

我国含钾盐盆地具体的成盐成钾保存条件比较差,主要表现在:

1)含钾盐盆地比较小,只有个别盆地达到国外中型钾盐盆地的规模。

正常工作情况下，FPGA仲裁器与2个CPU子系统正常交互，获取CPU子系统的状态信息，取某一个CPU子系统的控制输出作为仲裁后的系统控制输出。

2)岩盐分布面积小,占盆地面积的比例低。国外钾盐盆地中岩盐分布面积一般都比较大,有上万至几十万平方公里,通常占整个盆地的一半以上。我国岩盐分布范围比较小,达到上万平方公里的很少,仅分布在少数几个次级坳陷中,侧向延伸不稳定。

3)成盐成钾持续性差。国外岩盐沉积厚度大,钾盐层下部盐层厚度通常大于50m,在大型和特大型钾盐盆地中多数在100～300m。盐韵律一般比较少,单层厚度大。国内含钾盐盆地不是岩盐层厚度小,就是韵律层多,淡化频繁。

4)盐类沉积埋深大,多数盐类沉积埋深在几百米至几千米。由于埋深大,受地热能的影响大,容易产生盐类矿物 (如石膏)的脱水反应,形成大量的结晶水,将钾石盐等含钾矿物溶滤破坏。因此,在我国寻找钾盐矿床特别是大型钾盐矿床的难度大[3]。

3.2 可供开发的钾盐资源基地明显不足,产能很难有大的增长

我国探明的钾盐储量和资源量少,可供开发的钾盐资源基地更少。我国初步探明有一定规模且具潜在开采价值的钾盐矿床只有云南江城励野井固体钾盐矿床、青海柴达木盆地察尔汗现代盐湖液体钾盐矿床、青海柴达木盆地大柴旦马海钾盐矿床、新疆塔里木盆地罗布泊罗北凹地新生代液体钾盐矿床和新疆吐鲁番盆地大洼地区硝酸盐型固体钾盐矿床,其他只是一些矿化点或不属于主要矿床工业类型。在上述矿床中只有察尔汗盐湖液体钾盐矿床达到国际上中大型钾盐矿床的规模,其他矿床规模偏小,有的探明程度还比较低。从钾盐矿床分布的区域经济来看,所有矿床都处于边远地区,经济不发达,交通不便利,远离钾盐需求区。占钾盐资源总量95%以上的青海和新摄地区区位条件不利更为突出。

3.3 钾盐产消差距增大,需要长期大量依赖国外

我国钾盐消费增长迅猛,是所有重要矿产中增长最快的一种。1997年钾盐消费量497万tK20,成为世界最大的钾盐消费国,10年来钾盐年均消费增长19%。但是在生产方面,我国钾盐产量在90年代初青海钾肥厂钾盐一期工程投产后,由于没有新的钾盐产能扩大,钾盐产量增长缓慢,产消差距越来越大,1997年达到468.4万t。钾盐是目前我国自给率最低、对外进口依赖性最大的重要矿产。

3.4 卤水资源综合利用程度低

卤水钾矿共伴生镁、钠盐、钾硼等资源,目前仅利用钾资源和部分钠盐,镁、钾资源利用开始启动,其他资源尚未利用。

3.5 老卤就地排放,盐湖钾资源受到破坏

盐湖卤水钾矿每生产1t氯化钾需排放老卤10～60t,目前青海盐湖集团已按设计要求将老卤排放到霍布逊洼地。但地方小厂每年3000万m3,矿老卤就近排放团结湖,有的就地排放到盐湖内,破坏了盐湖含钾卤水组成,有的已不能晒制光卤石,盐湖钾资源不能充分利用。

4 改进措施

我国缺钾己成为现实,但我国作为一个人口多耕地少钾资源相对贫乏的发展中国家,钾肥不能完全依赖进口。我国必须拥有白己的钾肥工业。只有符合持续发展的原则和中国国情,才会有发展前途和市场竞争力,才能使农业保持稳定持续发展,才能保持社会稳定。2000年,国家计委制定的我国钾肥产业发展战略目标为:三分之一立足国内生产,三分之一依靠进口解决,三分之一走出国门依靠我国的技术力量实现境外生产,境内销售。

4.1 进一步改进工艺技术,加大盐湖钾资源的开发力度

加大技术创新,加强企业管理,提高产品质量,降低产品成本,扩大国内钾肥生产规模,加大青海柴达木盆地盐湖钾资源的开发力度。柴达木盆地察尔汗盐湖己经具备100万t钾盐生产能力。待青海盐湖集团100万t钾肥项目建成后,国内供给将达到200万t以上。通过政策支持在柴达木其他钾资源地 (如马海盐湖)再建成20万t钾肥规模,加上新疆罗布泊盐湖的开发,国内供给可达到300万 t以上,满足国内需要量的30%左右。

4.2 鼓励农民施用钾肥替代品,增加施用农家有机肥、提倡作物秸杆还田

加强宏观调控,推广普及科学施肥,采用先进的施肥技术,提高钾肥利用率和施钾经济效益,缓解我国钾肥生产能力的不足,减轻钾肥的直接生产压力。

4.3 转变观念,加大投入

调动一切积极因素,开展多思路、多方案、多途径的钾盐地质研究和普查工作,继续寻找可利用的现代盐湖钾资源和古代固体钾资源,为2010年以后提供可持续开发建设的钾资源物质基础。

4.4 加强产学研联合

扩大钾肥资源利用范围,以市场为纽带,使我国制钾基地应用研究、技术开发、工艺设计与生产紧密结合,扩大钾肥资源利用范围。我国可溶性钾资源严重缺乏,但各种非常规钾资源相当丰富。如果这些资源的开发技术和综合利用形成十万吨至百万吨级工业装置并过好经济关,可迅速扩大我国钾资源的利用空间。

4.5 充分利用国内外两种资源、两个市场

我国钾资源不足,钾肥供需矛盾大,但世界上钾盐资源相当丰富,生产能力也长期过剩。长期大量进口不仅易于受制于人,而且容易引起国际市场上钾盐价格的大幅上涨,也不利于实现我国的外汇基本平衡。因此我国在进口钾肥的同时,要积极创造有利条件,择优投资开发周边国家如俄罗斯、泰国、老挝等的钾盐资源,建立稳定的钾肥供应基地,利用国内先进的钾肥工业技术在国外建设钾肥生产基地,将长期有利于钾肥工业的稳定发展。

4.6 综合利用,延伸产业链,提高钾肥企业的经济效益,维持企业可持续发展

钾盐资源一般都伴生有其他许多有益元素,特别是盐湖卤水。例如,察尔汗盐湖就是一个以钾为主,伴生镁、钠、锂、硼、溴等组分的综合性矿床。其中,氯化镁储量16.5亿t,氯化锂储量842.6万t,均居全国首位,氯化钠426.2亿t,可供全世界人口食用两千年,初步开发价值超过12万亿元。为满足农业发展需要,40多来,主要开发单一的钾资源,其价值尚不到总价值的十分之一。因此,开展综合利用,前景非常广阔,有利于企业经济效益成倍增长,促进钾肥生产的良性发展,维护资源的可持续开发。国外与察尔汗盐湖卤水资源类似的死海形成了钾系列、溴系列、镁系列、钠系列等深加工高技术含量、高附加值产品数十种,经济效益相当可观。

4.7 加强青海钾盐生产基地建设

合理利用国内现有的钾盐资源,提高资源的利用率。据调查,察尔汗的表外矿达3亿多t,若综合国内外现有的开采技术,在开采卤水钾盐矿时,利用自然水地层条件达到钾矿固液转换变化,可使该矿提高年生产钾肥能力,延长矿山寿命,缓解抽卤过程的地层结盐问题。加快发展钠、镁、钾等系列钾产品,充分发挥盐湖丰富的资源优势[4]。

4.8 适当进行物资储备

目前国内外两种资源,两个市场,且价格相对稳定,在相当长的一个时期,以进口钾肥为主。为了国内正常的工、农业生产,适量多进口一些钾盐,作为战略商品物资储备,无论从政治上或是从经济上来说都是有利的,也可用以调节国内钾盐市场价格[5]。

4.9 加强找矿队伍建设和理论研究

加强钾盐地层勘探与科研队伍建设,加强钾盐矿的找矿地质和预测工作,特别是钾盐矿的地层理论研究,从理论上指出不同成因类型的找矿地区,开辟新地区和新层位的找矿地质工作,使找钾工作有所突破。

4.10 注意非可溶性钾资源的利用

富钾岩石和矿物 (明矾石、钾长石、含钾砂页岩等)的研究利用。到目前为止,明矾石保有储量1.55亿t,钾长石的保有储量3.67亿t,含钾砂页岩22.47亿t。若综合利用这些潜在的钾资源,可在一定程度上弥补国内钾盐资源的不足。

4.11 综合勘探

对有希望找钾的塔里木盆地、吐哈盆地开展油盐兼探工作,组织专业队伍重点分析该区的油气地质、发挥石油队伍技术、物化探资料,加强地层编录及采取必要的岩心,并提交一套相应的测井和化学分析资料,为进一步找钾盐提供基础地质资料的保证。

5 结语

世界主要固体钾盐资源多数是在上世纪五六十年代的大规模石油、盐岩勘探过程中发现的。由于我国特定地质构造背景,至今还未找到大型海相钾盐沉积盆地。国内找钾实践和研究方向历经了早期的“找钾应该海陆并举,不宜全部排斥陆相成钾的可能性等”到“高山深盆的陆相成盐成钾”,从“钾盐工作的重点应转移到海相成因的大型沉积盆地”到“进一步划分可能成钾的次级盆地”,并进行重点勘探研究,对形成缺失M gSO4盐的“异常”钾盐蒸发岩成因争论问题的解决,以及“高山深盆迁移论”、“两段式成钾论”、“含水墙成钾模式”等陆相成钾理论模式的提出,表明我国的成钾理论和找钾方法一直处在不断发展和完善之中。

进入21世纪,作为农业大国的中国钾盐资源严重不足的问题依然存在,我们应继续重视各地探盐找钾研究和普查勘探工作。

[1] 曹新元,等.全球钾盐资源供需形势及我国对策建议 [J].国外地质科技,1998,(1):60-65.

[2] 王孝峰.我国与世界钾资源及开发利用现状 [J].磷肥与复肥,2005,20(1):10-13.

[3] 中国化学矿业协会.钾盐供需形势分析及对策建议 [J].化工矿物与加工,2004,(7):1-2.

[4] 李文光.我国钾盐资源的开发利用 [J].盐湖研究,1994,2(3):65-68.

[5] 吴智慧,李树枝,等.我国短缺矿产的问题和对策—钾盐[J].中国地质,1999,(6)45-48.